正负极混合宏量回收废旧磷酸铁锂电池的探索北大核心CSCD

为模拟实际工业生产中废旧LiFePO_(4)电池回收及其综合应用,本文设计了在酸性条件下对废旧LiFePO_(4)电池正负混合极片中有价金属Li、Cu、Fe的选择性浸出及其产物回收再利用。电池拆解后,将正负混合极片机械粉碎后过筛,得到Cu、Al高含量杂质的正负极混合粉,700℃高温焙烧后,除碳率和除氟率分别为99.03%和99.93%,后对其进行Li、Cu的选择性浸出实验。研究结果表明,浸Li段在H^(+)/Li^(+)的物质的量之比为0.7、浸出温度90℃、浸出时间3 h、液固比为3∶1时,金属元素Li、Fe、Cu、Al的浸出率分别为:91.88%、0.0024%、4.71%、0.11%,实现对Li的有效分离。对浸出液引入饱和Na_(2)CO_(3)作为沉淀剂后,成功回收合成电池级碳酸锂。另一方面,对浸出渣进行450℃焙烧后,滴加浓硫酸控制pH为1.5、浸出温度90℃、浸出时间3 h、液固比5∶1,金属元素Fe、Cu浸出率为:0.11%和92.54%,实现了有价金属Cu的选择性浸出。将处理后的浸铜渣进行酸溶,滴加氨水调节pH至1.8,形成二水磷酸铁,沉淀率可达到95%。焙烧除去二水磷酸铁中的结晶水,得到电池级磷酸铁,纯度为99.48%。     

钙化重构含钒钢渣微波酸浸提钒研究北大核心CSCD

以钒电池为代表的液流电池有望成为大规模储能应用的电池技术,得益于其循环寿命长、能效高、可独立调节功率和能量等诸多优点。钒作为钒电池电解液的核心元素,由于相对稀缺导致成本过高,制约着钒电池产业的发展。因此,拓展钒资源途径成为当前研究的重点。而绝大部分钒产量来自于钒钛磁铁矿冶炼得到的钒渣,实现钢渣高效提钒成为我国钒产业可持续发展的关键举措。本文使用含钒钢渣为原料,在温度为1000℃,时间为3 h,配钙比为8%的条件下进行焙烧,最后以焙烧渣作为浸出原料,通过单因素试验研究了浸出温度、液固比、浸出时间及硫酸浓度对钒元素浸出的影响。采用高锰酸钾-硫酸亚铁铵滴定法,计算不同因素下钒的浸出率,最终得出浸出效果的最优参数。结果表明,在浸出温度为90℃、液固比为10∶1 mL/g、浸出时间为60 min、硫酸浓度达到35%时,钒的浸出效果最好,浸出率高达80.25%。这为缓解钒资源缺口提供了新的思路,有助于降低钒电池产业生产成本,进而加快国家的电化学储能建设。     

生物质原料含氯量测试方法研究

以稻草为原料,分别采用高温水解法和浸提法对稻草氯含量进行测定,高温燃烧水解法测得稻草总氯含量为0.796％.浸提测氯时,样品粒径越小浸出效果越好;酸提可以显著提高氯的析出率,但测量浸出液中氯离子浓度之前须将pH值调到5～8,一般水浸提时不需此操作;延长浸提时间和提高浸提温度,是提高浸出率的有效方法,且容易操作.试验显示在加热(80℃)条件下水浸提4h,就可以使氯浸出率到达96.52％,从而使该条件下的去离子水水浸提测氯方法具有足够高的精度.     

退役锂离子电池锂资源回收工艺北大核心CSCD

回收退役三元锂电池中的有价金属,可减少环境污染和缓解资源匮乏等问题。本研究通过一种先进、简单的前端提锂工艺,将拆解退役锂离子电池得到的正负极混合粉置于管式炉中,在750℃下对管式炉维持一定的压力并持续通入二氧化碳焙烧1 h,焙烧后得到含锂焙烧粉。再往焙烧粉中加入一定量的水制成浆料,并持续性通入二氧化碳气体,经固液分离后得到含碳酸氢锂的溶液,再将溶液经加热分解后制备得到纯度为99.5%的电池级碳酸锂。整套工艺锂综合浸出率可达99.05%,回收率可达99%,在实现高回收率的基础上兼具成本低效益高的优势,为目前较为先进的回收技术之一,能够有效解决目前锂回收难、回收成本高、经济效益差的问题。     

新型复合添加剂石煤灰渣二次焙烧提钒研究

为获得新型复合添加剂作用下石煤灰渣二次焙烧的最佳温度条件以及进一步探索复合添加剂促进钒氧化转化的作用机理,针对现有焙烧提钒工艺对广西上林石煤灰渣焙烧转浸率较低的情况,根据上林石煤灰渣的晶体结构以及钒在其中的赋存特点,提出新型复合添加剂(NaCl-CaF2-CaCO3)二次焙烧石煤灰渣提钒的思路。结合XRD、SEM、EDX等技术,对NaCl-CaF2-CaCO3在焙烧过程中的作用机理进行探讨分析。焙烧结果表明,在焙烧温度850℃,焙烧时间30 min,焙烧气氛O2≥5%的条件下,钒浸出率可达80%左右。分析结果表明,只有在复合添加剂作用下打破含钒云母晶格,使钒释放出来,才能在氧化环境下发生V(Ⅲ)→V(Ⅴ)的价态转化反应。     

废锂电池正极活性材料中钴锂的浸提研究

针对废锂电池中正极材料所富含的钴锂,选用H_2SO_4+H_2O_2和P_2O_4分别对其进行了浸出和除杂研究,考察了硫酸浓度、固液比、时间和温度对钴、锂浸提效率的影响。结果表明,在硫酸浓度为2 mol/L、浸提液温度为60℃,反应时间为1 h、固液比为1:15浸提条件下,钴锂的浸提率皆达到99%以上。在pH为2.58、相比为1:1时,锰、锌去除率均在95%以上,少部分镁进入萃余液中,去除率为80%以上。     

小桐子油脂提取工艺研究及脂肪酸组成分析

研究了以小桐子种仁为原料提取油脂的工艺条件.以石油醚为提取溶剂,固液质量比1∶4的条件进行索氏提取、超声波萃取、超临界萃取及浸出提取4种方法比较,得出浸出法提取效果较好.通过对比12种不同极性有机溶剂的浸出实验,选出浸出效果较好的提取溶剂——石油醚.石油醚浸出小桐子油的较佳工艺条件是固液质量比1∶4,浸出时间0.5h,浸出温度70℃,该条件下浸出1次得率为64.94％.采用GPC分析小桐子油脂的相对分子量为1224,油脂含量95.35％.其油脂脂肪酸GC-MS分析表明,小桐子油中含有脂肪酸6种,主要为十五酸、9,12-十八二烯酸、7,10-十八二烯酸,其中,不饱和脂肪酸总含量为75.77％.     

硫酸渣煤基直接还原应用基础研究

以硫酸渣和煤粉为主要原料,对硫酸渣含碳球团进行焙烧,考察焙烧时间、焙烧温度、配碳量对球团金属化率的影响,确定了最佳工艺参数,即焙烧温度为1 225℃、焙烧时间15 min、(C)/(O)为1.2时,球团金属化率可达92.5%,此工艺参数满足转底炉高效还原的特点,适用于转底炉工艺。     

废旧三元锂离子电池正极有价金属的回收工艺研究

随着电动汽车和大规模储能市场的快速发展,锂离子电池的销量快速增长,随之产生的废旧锂离子电池数量也日益增长。其中,三元正极锂离子电池含有锂、镍、钴、锰等有价金属,具有较高的回收价值。本文以废旧三元锂离子电池正极片为原料,采用高温热处理法去除正极中的粘结剂和导电碳,以提高有价金属在酸液浸出的回收率。重点考察了高温热处理的温度和时间对有价金属酸浸出率的影响。结果表明:当三元正极热处理温度为650℃、时间为120 min时,正极中粘结剂和导电碳分解完全;在酸浸实验中,在硫酸浓度为4 mol/L,H₂O₂体积含量为11.1%、固液比为55.5g/L、反应温度为80℃、反应时间为2 h条件下,锂、镍、钴、锰的浸出率分别达到99.5%、98.9%、98.7%、98.7%。     

猪体水热液化工艺参数优化及生物油特性分析

以猪体为原料,以高位热值、C元素回收率、N元素残留率作为生物油质量指标,采用响应面法研究反应温度（220~300 ℃）、反应时间（40~80 min）、固含量（10%~30%）对猪体水热转化生物油产率与质量的影响。研究结果表明：反应条件均会影响水热反应的进行且温度影响最显著,分别在不同反应条件下得到单一指标最优的生物油;生物油的最大产率为76.94%（278 ℃、64 min、29%固含量）,最大HHV值为38.63 MJ/kg（290 ℃、47 min、30%固含量）,最大C元素回收率为93.16%（260 ℃、60 min、10%固含量）,最低N元素残留率为15.52%（220 ℃、40 min、12%固含量）。生物油的元素分析结果表明水热液化可有效降低生物油中N、O元素含量,提高生物油品质。傅里叶变换红外光谱分析与热重分析结果表明,生物油的化学成分复杂且以分子量较大、碳链较长的有机物为主。     

含铬污泥铬回收试验研究

以福建省龙海市华宇五金制造有限公司生产过程中产生的含铬污泥为研究对象,应用沉淀-溶解原理进行铬回收工艺技术试验研究。研究结果表明,在盐酸浓度为6mol/L,液固比为10,浸出时间为1h的条件下,铬的浸取率达到94.19%;在温度为55～60℃时的酸性条件下,以铬酸铅的形式回收铬,铬的回收率可达97%以上,满足含铬污泥工业化回收铬的技术要求。     

含锌炼钢炉粉高温焙烧脱氯的冶金动力学

在对炼钢粉尘物理、化学特性和脱氯反应机理分析的基础上,设计了炼钢炉粉高温焙烧脱氯动力学的积分研究方法,并对炼钢粉尘进行了750、800、900℃的高温焙烧脱氯热态试验。得出炼钢粉尘焙烧脱氯反应级数为1/2,进而计算出活化能、频率因子和氯元素脱出率随焙烧时间变化的函数,通过验证,平均误差为1.41%。研究结果表明:随着焙烧温度提高,粉尘脱氯效果越明显,粉尘脱氯合格所需的时间明显缩短。在900℃和950℃温度下焙烧,炼钢粉尘脱氯合格的时间分别为90 min和32 min。     

亚铁离子催化棉纤维常压两段酸水解研究

以脱脂棉作为纤维素模型物,以总还原糖得率为考察指标,在纤维素常压两段酸水解的基础上,对FeSO4·7H2O助催化剂进行了研究,对浓硫酸质量分数、酸固比(ml/g,下同)、预处理温度、预处理时间、水固比(质量比,下同)、助催化剂添加量6个水解条件进行分析。单因素试验表明,当浓硫酸质量分数为60%、预处理温度为60℃、预处理时间为3h、酸固比为12∶1、水固比为180∶1、助催化剂添加量为0.23%时,水解效果较好,总还原糖得率可达15.18%。与未添加催化剂的常压两段酸水解相比,添加催化剂后,Fe2+能够在一定程度上促进纤维素的水解,并能有效抑制葡萄糖的降解,总还原糖得率可提高将近30%。     

城市生活垃圾焚烧飞灰与稻壳灰共熔特性试验研究

以生物质稻壳燃烧提供飞灰熔融能量,协同补充助熔剂为思路,开展稻壳灰与飞灰共熔特性研究．研究结果表明,飞灰中掺混20%和30%稻壳灰时,混合灰样品流动温度最低,分别为1 316℃和1 321℃;稻壳灰掺混量在20%～35%之间,处理温度高于1 350℃时,可生成玻璃体质量含量高于85%的熔渣,熔渣中主要元素为Si、Ca和O,痕量元素为Na和K元素,Cl几乎全部从残渣中去除,确保了熔渣长期安全性．此外,重金属浸出检测结果表明,1 300℃以上,混合灰热处理残渣中的Pb、Zn、Cr、Ni、Cu、Cd的浸出浓度远小于毒性限值,为一般固废,证明了稻壳同时作为飞灰熔融燃料和助熔剂的潜力,为燃料式飞灰熔融工艺开发提供依据．     

微波水热处理提高玉米芯总糖收率的研究

借助微波水热法在温度160～200℃、反应时间10～60 min、固液比1∶20～1∶5条件下处理玉米芯,以提高其总糖收率。结果表明:温度与时间是影响微波水热处理的主要因素,在180℃、30 min,固液比1∶8条件下,总糖收率为75.67%,72 h酶解率为82.42%;固体残渣微观结构形貌分析表明,相对于高压釜水热反应,微波水热可显著改变纤维素的结晶度、破坏物料表面结构并增大比表面积,有助于提高残渣的酶解率。     

转底炉工艺处理印度铁矿石应用研究

以印度铁矿石和煤粉为主要原料,研究转底炉金属化球团工艺处理印度铁矿石的可行性,对含碳球团进行焙烧,考察配碳比、焙烧时间、焙烧温度对球团金属化率的影响,确定了最佳工艺参数,即C/O原子比为1.2、焙烧时间21rmin、焙烧温度为1 225℃时,球团铁含量、金属化率分别达到85.1％、96.2％,此工艺参数满足转底炉高效还原的特点,适用于转底炉工艺,产品可直接用于电炉炼钢.     

稀硫酸预处理玉米秸秆条件的优化研究

对稀硫酸预处理玉米秸秆优化工艺条件进行了试验研究,在考察温度、时间、稀硫酸质量分数、固液质量比和玉米秸秆粒度5个单因素对预处理效果影响的基础上,采用响应面分析法对预处理条件进行优化,建立了以戊糖得率为响应值的二次回归方程模型,得到最佳预处理条件为水解温度120℃,水解时间75 min,稀硫酸质量分数1.0%,固液质量比1∶15,玉米秸秆颗粒为40目。此条件下,理论预测戊糖得率为65.018%,试验验证戊糖得率为64.37%,与预测值接近,说明预测模型可靠性较高,可应用于稀酸预处理条件的优化。     

草浆原料的湿法除氯和钾元素试验研究

为了解决草浆黑液在流化床中燃烧时易烧结的问题,采用湿法预处理的方式来减少黑液中氯和钾元素的含量。分别选择25~100℃的去离子水以及25℃的0.25mol/L的氢氧化钠和柠檬酸溶液来对稻秆和麦秆进行浸泡试验,使用液-质联用色谱仪(LC-MS)以及原子发射光谱仪(ICP-OES)对浸泡液中氯和钾离子的浓度进行测量,并通过扫描电镜得到在不同条件下浸泡后的稻秆和麦秆的表面微观结构,得出了浸泡时间、浸泡温度以及酸和碱对生物质中氯和钾元素浸出的影响。结果表明:浸泡温度的增加能够破坏生物质细胞壁,从而促进稻秆和麦秆中氯和钾元素的浸出。0.25 mol/L的氢氧化钠溶液几乎不会影响稻秆和麦秆中氯和钾元素的浸出。0.25 mol/L的柠檬酸溶液会抑制麦秆中氯离子的浸出,对稻秆中氯离子的浸出则几乎没有影响。此外,0.25 mol/L的柠檬酸溶液还能有效地提高稻秆和麦秆中钾元素的浸出率。水浸法除氯和钾元素的效果很好,在100℃下浸泡3 h后,氯和钾元素的浸出率分别超过95.18%和85.12%。     

杨木屑多组分溶剂液化工艺的研究

利用热化学液化方法对生物质杨木屑液化工艺进行研究,以液化温度、液化时间、催化剂量为影响因素,液化率为指标,采用正交试验优化木屑液化的工艺条件。在此基础上,利用最佳工艺条件下制备的液化油替代聚醚多元醇制备聚氨酯发泡材料。结果表明:3个因素的影响大小关系为:催化剂量液化时间液化温度。最佳条件为液化剂聚乙二醇∶乙二醇∶丙三醇为3∶1∶1,固液比1∶5,催化剂量为液体总量的3%,反应时间60min,反应温度160℃,杨木屑液化率为93.8%。液化产物的酸值范围43.48~67.32 mg KOH/g,羟值范围155.68~235.62 mg KOH/g。利用最佳工艺条件下所得杨木屑液化油替代聚醚多元醇制备聚氨酯发泡材料的性能较好。     

木屑纤维素酶水解条件的试验研究

采用正交试验法研究了稀盐酸预处理木屑的最优条件:反应温度为105℃,反应时间为3 h,用质量分数为2%的HCl预处理后,半纤维素质量分数降低了78.4%,木质素降低了29.3%.用纤维素酶水解预处理过的木屑,考察了pH值、温度、时间对酶水解率的影响,结果表明:酶解温度为50℃,pH值为4.8,纤维素酶液用量为2 ml/g,水解时间为48 h时,酶水解率达到76%,纤维素质量分数降低了65.4%.